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EP0269475B1 - Protection d'un dispositif électro-pyrotechnique vis-à-vis des décharges électrostatiques - Google Patents

Protection d'un dispositif électro-pyrotechnique vis-à-vis des décharges électrostatiques Download PDF

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Publication number
EP0269475B1
EP0269475B1 EP19870402337 EP87402337A EP0269475B1 EP 0269475 B1 EP0269475 B1 EP 0269475B1 EP 19870402337 EP19870402337 EP 19870402337 EP 87402337 A EP87402337 A EP 87402337A EP 0269475 B1 EP0269475 B1 EP 0269475B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conductive
spark gap
layer
connecting pin
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP19870402337
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0269475A1 (fr
Inventor
Jean-Marie Gramond
André Lissilour
René Goutti
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Original Assignee
Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Societe Europeenne de Propulsion SEP SA filed Critical Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Publication of EP0269475A1 publication Critical patent/EP0269475A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0269475B1 publication Critical patent/EP0269475B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/18—Safety initiators resistant to premature firing by static electricity or stray currents

Definitions

  • the present invention relates to the protection of electro-pyrotechnic devices against electrostatic discharges.
  • the ignition of the pyrotechnic composition is produced by the heat given off by the Joule effect by an initiation circuit comprising at least one resistant element placed in contact with the pyrotechnic composition and supplied with electric current by connection pins.
  • the invention more particularly relates to the protection of electro-pyrotechnic devices with respect to electrostatic discharges between isolated points.
  • the document EP-A-0 029 671 shows a protection device consisting of an insulating disc partially covered with a layer of copper which defines preferential paths of arcs between the connection pins and the ground, in the event of discharge. electrostatic.
  • the object of the present invention is to provide a means of protection which can be easily integrated into electro-pyrotechnic devices and allows, at a relatively low cost, to obtain a constant and invariable breakdown voltage.
  • a spark gap protection device providing a breakdown zone at least between each connection pin and the ground, and located in a location isolated from that of or each resistant element, protection device in which, in accordance in the invention, the spark gap comprises a substrate of which at least the surface layer is conductive and is connected to ground, an insulating layer in one or more parts formed on the substrate by depositing a thin layer of an insulating material, and conductive layers respectively connected to the connection pins and formed in different zones on the insulating layer to arrange said breakdown zones through the insulating layer between the substrate and, respectively, each of the conductive layers.
  • An important characteristic of the invention consists in the production of the insulating layer by a deposition process.
  • Any known deposition process can be used, in particular the processes for forming thin or thick layers in the field of manufacturing semiconductors and integrated circuits.
  • the insulating layer may be produced by evaporation, spraying, ion bombardment, chemical or other deposition.
  • the delimitation of the insulating layer or its possible machining are likewise carried out by any known method, for example by masking or by chemical or ionic etching.
  • the formation of the insulating layer by deposition in a thin layer provides several advantages.
  • the breakdown voltage is easily adjustable on demand by adjusting the thickness of the deposit of the insulating layer.
  • spark gap is easily adaptable to all electro-pyrotechnic devices regardless of the arrangements and the number of isolated points to be protected.
  • FIG. 1 shows an electro-pyrotechnic device which, in a manner known per se, comprises a resistant element 10 in contact with a pyrotechnic composition 12 housed in a cylindrical envelope 14.
  • Connection pins 16, 18 allow the electrical supply of the resistive element 10 for causing the pyrotechnic composition to ignite by the heat released by the Joule effect.
  • connection pins 16, 18 pass through an insulating piece 20 to which they are sealed.
  • the pins 16, 18 are connected to the resistant element 10 on the side of the insulating piece 20 in contact with the pyrotechnic composition 12 and protrude from the opposite side of the piece 20 to be connected to a socket (not shown) allowing connection with a source of electrical energy.
  • the pyrotechnic composition 12 is housed in the cylindrical body 22 of the electro-pyrotechnic device by means of an antistatic skirt 24 which supports the casing 14 and which is itself held inside the body 22.
  • the maintenance of the insulating part 20 is provided by a centering ring 26 also housed in the body 22.
  • the rest of the electro-pyrotechnic device, in particular the lower part of the body 22 which may contain specific ignition or detonation compositions, is not shown .
  • the protection of the device described above against electrostatic discharges between isolated points is provided by a thin layer spark gap.
  • the spark gap 30 comprises a conductive metallic substrate 32 which is placed on the insulating piece 20 on the side thereof opposite the pyrotechnic composition 10.
  • the substrate 32 is of annular shape and is carried by an internal shoulder 28 of the body 22 to which it is fixed, for example by welding, which ensures the connection of the substrate 32 to the mechanical and electrical mass of the electro-pyrotechnic device.
  • the body 22 is formed in several parts: an upper part carrying the spark gap, an intermediate part carrying the skirt 24 and the ring 26 and a lower part containing the rest of the device, these different parts being assembled end to end by welding.
  • the annular substrate 32 is crossed by the pins 16, 18 and sufficient clearance is provided between the pins 16, 18 and the wall of the central passage of the substrate 32 so that the intervals between these parts cannot constitute preferential arc paths. electrostatic discharge.
  • these preferential paths consist of breakdown zones 40, 42 arranged on the substrate 32 to provide protection against electrostatic attacks between the ground and, respectively, the pins 16, 18.
  • Each breakdown zone is located within an insulating layer formed by a thin layer deposition of an insulating material on the conductive substrate 32.
  • the insulating layer may be in a single part common to the two breakdown zones or, as in the example illustrated, in two parts 44, 46 formed in different zones of the surface of the substrate 32 (see in particular FIG. 3).
  • Conductive layers, or electrodes 48, 50 are formed on the insulating layer or layers 44, 46 also by depositing a thin layer of a conductive material.
  • the electrical connections between the electrodes 48, 50 and, respectively, the pins 16, 18 are provided by conductive filaments 52, 54 welded at one end to the electrodes 48, 50, respectively, and at the other end on elastic conductive rings 56, 58 enclosing the pins 16, 18, respectively.
  • the insulating layers 44, 46 are deposited by any known method of deposition in a thin or thick layer used in the technology for manufacturing semiconductors and integrated circuits, for example by evaporation, sputtering, ion bombardment or chemical deposition. Likewise, the design of the insulating layer or layers is obtained by any known method of masking or etching. The formation of the conductive layers 48, 50 on the insulating layers 44, 46 is also carried out by any known method of depositing thin or thick conductive layers.
  • the production of the insulating layer or layers 44, 46 by a thin layer deposition technique makes it possible to precisely adjust the breakdown voltage by adjusting the thickness of the deposited insulating layer.
  • layers of silicon dioxide with a thickness equal to 2.5 microns made it possible to obtain breakdown voltages of approximately 800 V.
  • the protection device according to the invention has other advantages. It is first of all quite apparent that its integration into the electro-pyrotechnic device is easy to carry out. In addition, not only can a precise breakdown voltage be obtained, but this breakdown voltage retains its value after several series of electrostatic discharges and despite modifications to the environment of the device (in particular pressure and nature of the surrounding medium).
  • the breakdown zones can be formed on any face of the substrate 32.
  • an insulating substrate for example the insulating part 20 itself, on which a connected conductive metallic layer is deposited. to the mechanical and electrical mass of the electro-pyrotechnic device.
  • the insulating layer (s) and the conductive electrodes defining the breakdown zones are then formed on this surface metal layer.
  • FIG. 4 Another alternative embodiment of the spark gap is illustrated by Figures 4 and 5.
  • the elements common with the device of Figures 1 to 3 have the same references.
  • each breakdown zone is arranged on the face of the substrate 32 facing the insulating part 20.
  • Each breakdown zone for example 40 ⁇ , is formed by a thin insulating layer 44 ⁇ deposited on the conductive substrate 32 and a conductive layer or 48 ⁇ electrode deposited on layer 44 ⁇ .
  • the electrical connection between the electrode 48 ⁇ and the pin 16 is produced by a metallic coating 52 ⁇ deposited on the insulating part 20 and forming a conductive path between the zone of the part 20 which comes into contact with the electrode 46 ⁇ and a metallization 56 'of the hole 16 formed in the insulating part 20 for the passage of the spindle 16.
  • 52' coating may be formed in a recess of the insulating part 20. the surface 52' coating is polished at the same time as that of the part 20 so as to be in the same plane and not have any roughness liable to damage the insulating layer 44 ⁇ .
  • the electrical contact between the pin 16 and the metallization 56 ⁇ is ensured by the sealing of the pin in the hole 16a.
  • the electrical contact between the electrode 48 ⁇ and the coating 52 ⁇ is ensured by the pressure exerted on mounting the device between the skirt 24, which is supported by its lower edge on the underside of the envelope 14 of the pyrotechnic composition 12, and the shoulder 28 which rests on the upper face of the substrate 32.
  • the permanence of this pressure contact can be ensured by elastic means, for example an elastomer layer 28 a interposed between the shoulder 28 and the substrate 32.
  • electro-pyrotechnic device comprising a single resistant element.
  • the invention is likewise applicable to electro-pyrotechnic devices comprising, for reasons of redundancy, two elements resistant.
  • Such a device with two resistant elements is illustrated in FIGS. 6 and 8.
  • each resistant element 110, 111 is located in contact with a pyrotechnic composition 112 housed in a cylindrical envelope 114.
  • Connection pins 116, 118 are provided for the electrical supply of the resistive element 110, as well as pins 117, 119 for supplying the resistive element 111.
  • the electrical energy is supplied by means of a connector 101 fixed laterally to the upper part of the body 122 of the electro-pyrotechnic device.
  • the circuits 116-110-118 and 117-111-119 are connected in parallel on the terminals 102 and 103 on connector 101, the connections between the pins 116 to 119 and the terminals 102, 103 being produced by flexible conductors 104 to 107
  • the pins 116 to 119 pass through an insulating part 120 to which they are sealed and which is placed in contact with the pyrotechnic composition 112. Maintaining this composition 112 and the insulating part 120 in the body 122 of the electro-pyrotechnic device is provided by means of an antistatic skirt 124 and a ring 126, as in the embodiment of FIG. 1.
  • the protection of the device described above against electrostatic discharges is ensured by means of a thin layer spark gap.
  • the spark gap 130 provides six breakdown zones between the connection pins and the mass of the device, as well as between connection pins connected to different resistant elements. It should be noted that three breakdown zones could be sufficient due to the parallel connection of the connection pins. The choice of six different breakdown zones is dictated here for the sake of redundancy.
  • the spark gap 130 shown in FIGS. 6 to 8 comprises a metallic annular substrate 132 placed on the insulating part 120 and crossed by the pins 116 to 119.
  • the conductive substrate 132 is fixed by welding to an internal shoulder 128 of the body 122, this which ensures its connection to the mechanical and electrical ground of the device.
  • Breakdown zones 140, 141, 142, 143 between the mass and, respectively, the pins 116, 117, 118 and 119 are formed on the substrate 132.
  • the latter is coated with an insulating layer 144 formed by a thin layer deposition of an insulating material.
  • Conductive layers or electrodes 148, 149, 150, 151 are formed by depositing a thin layer of a conductive material on the insulating layer 144 in different zones distributed around the periphery of the spark gap (see in particular FIG. 8).
  • Conductive filaments 152, 153, 154, 155 connect the electrodes 148 to 151 respectively to elastic conductive rings 156, 157, 158, 159 enclosing the pins 116 to 119.
  • the insulating layer 144 may be formed in several separate parts each carrying a particular electrode.
  • Two additional breakdown zones 240 and 242 are formed on the spark gap 130 for the protection of electrostatic attacks respectively between the connection pins 116 and 117 and between the connection pins 118 and 119, that is to say between connected pins to different resistant elements.
  • the breakdown zones 240, 242 are arranged by forming insulating layers 244, 246 by depositing a thin layer of insulating material on the electrodes 148, 150 connected to the pins 116, 118.
  • Conductive layers, or electrodes, 249, 251 are formed on the insulating layers 244, 246 by depositing a thin layer of a conductive material.
  • the electrodes 249, 251 are electrically connected to the pins 117, 119.
  • Another solution consists, as in the example illustrated, in extending the conductive layers 249, 251 until at least partially covering the electrodes 149, 151.
  • the conductive filaments 153 and 155 which make the connection with the pins 118 and 119 can then be welded on the electrodes 249, 251.
  • the additional breakdown zones between connection pins can be formed on the electrodes 149, 151 instead of being formed on the electrodes 148, 150.
  • FIG. 9 finally illustrates another assembly of a protection device according to the invention for an electro-pyrotechnic device with two insulating elements.
  • the device of FIG. 9 differs from that of FIGS. 6 to 8 essentially in that the spark gap 130 ⁇ constitutes a cover closing the body 122 at its upper end.
  • the metallic substrate 132 ⁇ is connected to the mechanical and electrical ground, for example by screwing onto the body 122, while the breakdown zones are arranged on the underside of the substrate 132 ⁇ .
  • the spark gap is identical to that described with reference to FIGS. 6 to 8.
  • spark gap in the electro-pyrotechnic device could be adopted insofar as they contribute to providing breakdown zones remote from the pyrotechnic composition.

Landscapes

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Description

  • La présente invention concerne la protection des dispositifs électro-pyrotechniques vis-à-vis des décharges électrostatiques.
  • Dans un dispositif électro-pyrotechnique, la mise à feu de la composition pyrotechnique est produite par la chaleur dégagée par effet Joule par un circuit d'initiation comprenant au moins un élément résistant placé au contact de la composition pyrotechnique et alimenté en courant électrique par des broches de connexion.
  • Il est impératif de protéger de tels dispositifs vis-à-vis des décharges électrostatiques pour éviter une mise à feu intempestive. Les décharges entre points reliés électriquement entraînent une production de chaleur par effet Joule ; on peut se prémunir vis-à-vis d'une telle agression en utilisant une composition pyrotechnique ayant une température élevée d'auto-inflammation ou en aménageant des moyens de dissipation calorifique. Par contre, ces protections sont inefficaces dans le cas de décharges électrostatiques entre points isolés électriquement, lorsque ces décharges provoquent la formation d'un arc au sein de la composition pyrotechnique.
  • C'est pourquoi l'invention a plus particulièrement pour objet la protection des dispositifs électro-pyrotechniques vis-à-vis des décharges électrostatiques entre points isolés.
  • Il a été proposé à cet effet d'aménager des passages préférentiels de l'arc dans une zone éloignée de la composition pyrotechnique. Des solutions connues consistent à connecter une broche du circuit d'initiation à la masse du système, ou à interposer entre une broche du circuit d'initiation et la masse une résistance relativement grande devant celle de l'élément résistant. Il a encore été suggéré d'utiliser un matériau thermoplastique ou élastomère rendu légèrement conducteur par incorporation de particules ou billes conductrices et disposé entre la masse et les broches du circuit d'initiation, ou encore d'aménager des éclateurs de faibles dimensions et de grande précision entre la masse et les broches du circuit d'initiation.
  • Ainsi, le document EP-A-0 029 671 montre un dispositif de protection constitué d'un disque isolant partiellement recouvert d'une couche de cuivre qui définit des trajets préferentiels d'arcs entre les broches de connexion et la masse, en cas décharge électrostatique.
  • Bien qu'efficaces, ces solutions connues présentent divers inconvénients. La réalisation de trajets résistifs entre les broches du circuit d'initiation et la masse est souvent incompatible avec les conditions d'isolation requises. Quant aux éclateurs de faibles dimensions et de grande précision utilisés, ils sont très onéreux sans toujours permettre une constance de la valeur de claquage dans le temps et dans un milieu environnant ayant des caractéristiques variables.
  • Ainsi, la présente invention a-t-elle pour but de fournir un moyen de protection qui puisse être facilement intégré aux dispositifs électro-pyrotechniques et permette à un coût relativement peu élevé d'obtenir une tension de claquage constante et invariable.
  • Ce but est atteint grâce à un dispositif de protection par éclateur aménageant une zone de claquage au moins entre chaque broche de connexion et la masse, et situé dans un emplacement isolé de celui du ou de chaque élément resistant, dispositif de protection dans lequel, conformément à l'invention, l'éclateur comprend un substrat dont au moins la couche superficielle est conductrice et est reliée à la masse, une couche isolante en une ou plusieurs parties formée sur le substrat par dépôt en couche mince d'un matériau isolant, et des couches conductrices reliées respectivement aux broches de connexion et formées en des zones différentes sur la couche isolante pour aménager lesdites zones de claquage à travers la couche isolante entre le substrat et, respectivement, chacune des couches conductrices.
  • Une caractéristique importante de l'invention consiste dans la réalisation de la couche isolante par un procédé de dépôt. Tout procédé de dépôt connu peut être utilisé, en particulier les procédés de formation de couches minces ou épaisses dans le domaine de la fabrication des semi-conducteurs et circuits intégrés. A titre indicatif, on pourra réaliser la couche isolante par évaporation, pulvérisation, bombardement ionique, dépôt chimique ou autre. La délimitation de la couche isolante ou son usinage éventuel sont de même réalisés par tout procédé connu, par exemple par masquage ou par gravure chimique ou ionique.
  • La formation de la couche isolante par dépôt en couche mince apporte plusieurs avantages.
  • D'abord, la tension de claquage est aisément ajustable à la demande par réglage de l'épaisseur du dépôt de la couche isolante.
  • Par ailleurs, l'éclateur est facilement adaptable à tous les dispositifs électro-pyrotechniques quels que soient les dispositions et le nombre des points isolés à protéger.
  • De plus, il s'est avéré que les caractéristiques électriques de l'éclateur restent inchangées après plusieurs séries de décharges électrostatiques, et que la tension de claquage est indépendante de la pression et de la nature du milieu environnant. Ce dernier point est particulièrement important dans le cas de dispositifs électro-pyrotechniques utilisés lors de vols spatiaux ou dans un vide partiel.
  • D'autres particularités et avantages du dispositif de protection selon l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique et partielle en coupe d'un premier dispositif électro-pyrotechnique muni de moyens de protection à éclateur conformes à l'invention ;
    • la figure 2 est une vue partielle à échelle agrandie et en coupe montrant plus particulièrement les moyens de protection de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une vue partielle de dessus de l'éclateur de la figure 2 ;
    • la figure 4 est une vue partielle à échelle agrandie et en coupe d'un autre mode de réalisation d'un éclateur utilisable pour la protection d'un dispositif électro-pyrotechnique du type de celui de la figure 1 ;
    • la figure 5 est une vue partielle de dessus de l'éclateur de la figure 4 ;
    • la figure 6 est une vue schématique et partielle en coupe d'un deuxième dispositif électro-pyrotechnique muni de moyens de protection conformes à l'invention ;
    • la figure 7 est une vue de dessus à échelle agrandie et en coupe suivant le plan VII-VII de la figure 6 ;
    • la figure 8 est une vue partielle à échelle agrandie de l'éclateur de la figure 7 en coupe suivant le plan VIII-VIII ; et
    • la figure 9 est une vue schématique et partielle en coupe montrant une variante de montage des moyens de protection dans un dispositif électro-pyrotechnique tel que celui de la figure 6.
  • La figure 1 montre un dispositif électro-pyrotechnique qui, de façon en soi connue, comprend un élément résistant 10 au contact d'une composition pyrotechnique 12 logée dans une enveloppe cylindrique 14. Des broches de connexion 16, 18 permettent l'alimentation électrique de l'élément résistant 10 pour provoquer la mise à feu de la composition pyrotechnique par la chaleur dégagée par effet Joule.
  • Les broches de connexion 16, 18 traversent une pièce isolante 20 à laquelle elles sont scellées. Les broches 16, 18 sont reliées à l'élément résistant 10 du côté de la pièce isolante 20 en contact avec la composition pyrotechnique 12 et font saillie à partir du côté opposé de la pièce 20 pour être connectées à une prise (non représentée) permettant la liaison avec une source d'énergie électrique.
  • La composition pyrotechnique 12 est logée dans le corps cylindrique 22 du dispositif électro-pyrotechnique par l'intermédiaire d'une jupe antistatique 24 qui supporte l'enveloppe 14 et qui est elle-même maintenue à l'intérieur du corps 22. Le maintien de la pièce isolante 20 est assuré par une bague de centrage 26 également logée dans le corps 22. Le reste du dispositif électropyrotechnique, en particulier la partie inférieure du corps 22 pouvant renfermer des compositions spécifiques d'allumage ou de détonation, n'est pas représenté.
  • Conformément à l'invention, la protection du dispositif décrit ci-dessus vis-à-vis des décharges électrostatiques entre points isolés (entre les broches 16, 18 et la masse métallique du dispositif) est assurée par un éclateur en couche mince.
  • Dans l'exemple illustré par les figures 1 à 3, l'éclateur 30 comprend un substrat métallique conducteur 32 qui est placé sur la pièce isolante 20 du côté de celle-ci opposé à la composition pyrotechnique 10. Le substrat 32 est de forme annulaire et est porté par un épaulement interne 28 du corps 22 auquel il est fixé, par exemple par soudage, ce qui assure la connexion du substrat 32 à la masse mécanique et électrique du dispositif électro-pyrotechnique. On notera que le corps 22 est formé en plusieurs parties: une partie supérieure portant l'éclateur, une partie intermédiaire portant la jupe 24 et la bague 26 et une partie inférieure renfermant le reste du dispositif, ces différentes parties étant assemblées bout à bout par soudage.
  • Le substrat annulaire 32 est traversé par les broches 16, 18 et un jeu suffisant est ménagé entre les broches 16, 18 et la paroi du passage central du substrat 32 pour que les intervalles entre ces pièces ne puissent constituer des trajets préférentiels d'arc en cas de décharge électrostatique.
  • En effet, ces trajets préférentiels sont constitués par des zones de claquage 40, 42 aménagées sur le substrat 32 pour assurer une protection vis-à-vis des agressions électrostatiques entre la masse et, respectivement, les broches 16, 18.
  • Chaque zone de claquage est située au sein d'une couche isolante formée par un dépôt en couche mince d'un matériau isolant sur le substrat conducteur 32. La couche isolante peut être en une seule partie commune aux deux zones de claquage ou, comme dans l'exemple illustré, en deux parties 44, 46 formées dans des zones différentes de la surface du substrat 32 (voir notamment figure 3). Des couches conductrices, ou électrodes 48, 50, sont formées sur la ou les couches isolantes 44, 46 également par dépôt en couche mince d'un matériau conducteur. Les liaisons électriques entre les électrodes 48, 50 et, respectivement, les broches 16, 18 sont assurées par des filaments conducteurs 52, 54 soudés à une extrémité sur les électrodes 48, 50, respectivement, et à l'autre extrémité sur des bagues conductrices élastiques 56, 58 enserrant les broches 16, 18, respectivement.
  • Comme déjà indiqué, les couches isolantes 44, 46 sont déposées par tout procédé connu de dépôt en couche mince ou épaisse utilisé dans la technologie de fabrication des semi-conducteurs et circuits intégrés, par exemple par évaporation, pulvérisation, bombardement ionique ou dépôt chimique. De même, le dessin de la ou des couches isolantes est obtenu par tout procédé connu de masquage ou de gravure. La formation des couches conductrices 48, 50 sur les couches isolantes 44, 46 est également réalisée par tout procédé connu de dépôt de couches conductrices minces ou épaisses.
  • La réalisation de la ou des couches isolantes 44, 46 par une technique de dépôt en couche mince permet d'ajuster précisément la tension de claquage par réglage de l'épaisseur de la couche isolante déposée. A titre d'exemple, des couches de dioxyde de silicium d'épaisseur égale à 2,5 microns ont permis d'obtenir des tensions de claquage d'environ 800 V.
  • En plus de la facilité et de la précision de réglage de la tension de claquage, le dispositif de protection selon l'invention présente d'autres avantages. Il est d'abord tout à fait apparent que son intégration dans le dispositif électro-pyrotechnique est facile à réaliser. De plus, non seulement une tension de claquage précise peut être obtenue, mais cette tension de claquage conserve sa valeur après plusieurs séries de décharges électrostatiques et malgré des modifications de l'environnement du dispositif (notamment pression et nature du milieu environnant).
  • Bien entendu, différentes variantes de réalisation du dispositif de protection des figures 1 à 3 pourront être envisagées.
  • Ainsi, les zones de claquage pourront être formées sur une face quelconque du substrat 32. Par ailleurs, on pourra utiliser pour l'éclateur un substrat isolant, par exemple la pièce isolante 20 elle-même, sur lequel est déposée une couche métallique conductrice reliée à la masse mécanique et électrique du dispositif électro-pyrotechnique. La ou les couches isolantes et les électrodes conductrices définissant les zones de claquage sont alors formées sur cette couche métallique superficielle.
  • Une autre variante de réalisation de l'éclateur est illustrée par les figures 4 et 5. Les éléments communs avec le dispositif des figures 1 à 3 portent les mêmes références.
  • Dans ce mode de réalisation, les zones de claquage sont aménagées sur la face du substrat 32 tournée vers la pièce isolante 20. Chaque zone de claquage, par exemple 40ʹ, est formée par une couche mince isolante 44ʹ déposée sur le substrat conducteur 32 et une couche conductrice ou électrode 48ʹ déposée sur la couche 44ʹ.
  • La liaison électrique entre l'électrode 48ʹ et la broche 16 est réalisée par un revêtement métallique 52ʹ déposé sur la pièce isolante 20 et formant un trajet conducteur entre la zone de la pièce 20 qui vient au contact de l'électrode 46ʹ et une métallisation 56' du trou 16a formé dans la pièce isolante 20 pour le passage de la broche 16. Comme le montre la figure 4, le revêtement 52ʹ peut être formé dans un lamage de la pièce isolante 20. La surface du revêtement 52ʹ est polie en même temps que celle de la pièce 20 de manière à se trouver dans un même plan et ne pas présenter d'aspérité susceptible d'endommager la couche isolante 44ʹ.
  • Le contact électrique entre la broche 16 et la métallisation 56ʹ est assuré par le scellement de la broche dans le trou 16a. Le contact électrique entre l'électrode 48ʹ et le revêtement 52ʹ est assuré par la pression exercée au montage du dispositif entre la jupe 24, qui s'appuie par son rebord inférieur sur la face inférieure de l'enveloppe 14 de la composition pyrotechnique 12, et l'épaulement 28 qui s'appuie sur la face supérieure du substrat 32. La permanence de ce contact par pression pourra être assurée par des moyens élastiques, par exemple une couche d'élastomère 28a interposée entre l'épaulement 28 et le substrat 32.
  • On a envisagé ci-avant le cas d'un dispositif électro-pyrotechnique comprenant un seul élément résistant. L'invention est de la même façon applicable aux dispositifs électro-pyrotechniques comprenant, pour des raisons de redondance, deux éléments résistants. Un tel dispositif à deux éléments résistants est illustré par les figures 6 et 8.
  • De la même façon que dans le dispositif de la figure 1, chaque élément résistant 110, 111 est situé au contact d'une composition pyrotechnique 112 logée dans une enveloppe cylindrique 114. Des broches de connexion 116, 118 sont prévues pour l'alimentation électrique de l'élément résistant 110, ainsi que des broches 117, 119 pour l'alimentation de l'élément résistant 111. L'énergie électrique est fournie par l'intermédiaire d'un connecteur 101 fixé latéralement à la partie supérieure du corps 122 du dispositif électro-pyrotechnique. Les circuits 116-110-118 et 117-111-119 sont branchés en parallèle sur les bornes 102 et 103 sur connecteur 101, les liaisons entre les broches 116 à 119 et les bornes 102, 103 étant réalisées par des conducteurs souples 104 à 107. Les broches 116 à 119 traversent une pièce isolante 120 à laquelle elles sont scellées et qui est placée au contact de la composition pyrotechnique 112. Le maintien de cette composition 112 et de la pièce isolante 120 dans le corps 122 du dispositif électro-pyrotechnique est assuré au moyen d'une jupe antistatique 124 et d'une bague 126, comme dans le mode de réalisation de la figure 1.
  • Conformément à l'invention, la protection du dispositif décrit ci-dessus vis-à-vis des décharges électrostatiques est assurée au moyen d'un éclateur en couche mince. Dans l'exemple illustré, l'éclateur 130 aménage six zones de claquage entre les broches de connexion et la masse du dispositif, ainsi qu'entre broches de connexion reliées à des éléments résistants différents. On notera que trois zones de claquage pourraient suffire en raison du branchement en parallèle des broches de connexion. Le choix de six zones de claquage différentes est dicté ici par souci de redondance.
  • L'éclateur 130 montré sur les figures 6 à 8 comprend un substrat annulaire métallique 132 placé sur la pièce isolante 120 et traversé par les broches 116 à 119. Le substrat conducteur 132 est fixé par soudage à un épaulement interne 128 du corps 122, ce qui assure sa connexion à la masse mécanique et électrique du dispositif.
  • Des zones de claquage 140, 141, 142, 143 entre la masse et, respectivement, les broches 116, 117, 118 et 119 sont formées sur le substrat 132. A cet effet, celui-ci est revêtu d'une couche isolante 144 formée par un dépôt en couche mince d'un matériau isolant. Des couches conductrices ou électrodes 148, 149, 150, 151 sont formées par dépôt en couche mince d'un matériau conducteur sur la couche isolante 144 en différentes zones réparties sur le pourtour de l'éclateur (voir notamment figure 8). Des filaments conducteurs 152, 153, 154, 155 relient les électrodes 148 à 151 respectivement à des bagues conductrices élastiques 156, 157, 158, 159 enserrant les broches 116 à 119. On notera que la couche isolante 144 pourra être formée en plusieurs parties séparées portant chacune une électrode particulière.
  • Deux zones de claquage supplémentaires 240 et 242 sont formées sur l'éclateur 130 pour la protection des agressions électrostatiques respectivement entre les broches de connexion 116 et 117 et entre les broches de connexion 118 et 119, c'est-à-dire entre broches reliées à des éléments résistants différents.
  • Les zones de claquage 240, 242 sont aménagées en formant des couches isolantes 244, 246 par dépôt en couche mince d'un matériau isolant sur les électrodes 148, 150 reliées aux broches 116, 118. Des couches conductrices, ou électrodes, 249, 251 sont formées sur les couches isolantes 244, 246 par dépôt en couche mince d'un matériau conducteur. Les électrodes 249, 251 sont reliées électriquement aux broches 117, 119. On pourra à cet effet utiliser des filaments conducteurs reliant les électrodes 249, 251 respectivement aux bagues 157, 159. Une autre solution consiste, comme dans l'exemple illustré, à prolonger les couches conductrices 249, 251 jusqu'à recouvrir au moins en partie les électrodes 149, 151. Les filaments conducteurs 153 et 155 qui réalisent la liaison avec les broches 118 et 119 peuvent être alors soudés sur les électrodes 249, 251.
  • En variante, les zones de claquage supplémentaires entre broches de connexion pourront être formées sur les électrodes 149, 151 au lieu de l'être sur les électrodes 148, 150.
  • La figure 9 illustre enfin un autre montage d'un dispositif de protection selon l'invention pour un dispositif électro-pyrotechnique à deux éléments isolants.
  • Le dispositif de la figure 9 se distingue de celui des figures 6 à 8 essentiellement en ce que l'éclateur 130ʹ constitue un couvercle fermant le corps 122 à son extrémité supérieure. Le substrat métallique 132ʹ est relié à la masse mécanique et électrique, par exemple par vissage sur le corps 122, tandis que les zones de claquage sont aménagées sur la face inférieure du substrat 132ʹ. Pour le reste, l'éclateur est identique celui décrit en référence aux figures 6 à 8.
  • Bien entendu, d'autres dispositions de l'éclateur dans le dispositif électro-pyrotechnique pourront être adoptées dans la mesure où elles contribuent à aménager des zones de claquage éloignées de la composition pyrotechnique.

Claims (6)

  1. Dispositif de protection vis-à-vis des décharges électrostatiques d'un dispositif électro-pyrotechnique comprenant une composition pyrotechnique (12; 112), au moins un élément résistant (10; 110) adjacent à la composition pyrotechnique et des broches de connexion (16, 18; 116, 117, 118, 119) reliées à l'élément résistant, pour permettre la mise à feu de la composition pyrotechnique par la chaleur dégagée par effet Joule par l'élément résistant lorsqu'il est alimenté en courant électrique par l'intermédiaire des broches de connexion, ledit dispositif de protection comportant au moins un éclateur (30; 130) aménageant au moins une zone de claquage entre chaque broche de connexion et la masse du dispositif électro-pyrotechnique et étant situé dans un emplacement isolé de celui du ou de chaque élément résistant, caractérisé en ce que:
    l'éclateur (30; 130) comprend un substrat (32; 132) dont au moins la couche superficielle est conductrice et est reliée à la masse, une couche isolante (44, 46; 44', 144) en une ou plusieurs parties formées sur le substrat par dépôt en couche mince d'un matériau isolant, et des couches conductrices (48, 50; 48', 50'; 148, 149, 150, 151) reliées respectivement aux broches de connexion (16, 18; 116, 117, 118, 119) et formées en des zones différentes sur la couche isolante pour aménager des zones de claquage (40, 42; 140, 141 ,142, 143) entre le substrat et, respectivement, chacune des couches conductrices.
  2. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison électrique entre une broche de connexion (16, 18; 116, 117, 118, 119) et la partie conductrice correspondante de l'éclateur (30; 130) est réalisée au moyen d'un conducteur (52, 54; 152, 153, 154, 155) soudé à ladite partie conductrice et à une bague conductrice (56, 58; 156, 157, 158, 159) enserrant la broche de connexion.
  3. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison électrique entre une broche de connexion (16) et la partie conductrice correspondante de l'éclateur est réalisée au moyen d'un dépôt conducteur (52', 56') qui est formé sur une pièce isolante (20) traversée par la broche de connexion et qui est en contact avec la broche de connexion et avec la partie conductrice correspondante de l'éclateur.
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour la protection d'un système électro-pyrotechnique comprenant deux éléments résistants (110, 111), chacun relié à deux broches de connexion, caractérisé en ce que l'éclateur (130) aménage en outre au moins une zone de claquage supplémentaire (240, 242) entre une broche de connexion (116, 118) reliée à l'un des éléments résistants et une broche de connexion (117, 119) reliée à l'autre élément résistant, la ou chaque zone de claquage supplémentaire étant formée par deux parties conductrices (148-249, 150-251) reliées respectivement aux broches de connexion correspondantes (116-117, 118-119) et une partie isolante (244, 246) qui est interposée entre les parties conductrices et qui est formée par dépôt d'un matériau isolant en couche mince sur l'une de ces parties conductrices.
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'éclateur comprend un substrat commun (132), une première couche isolante (144) formée sur le substrat en une ou plusieurs parties, des premières couches conductrices (148-151) formées en des zones différentes sur la première couche isolante pour aménager des premières zones de claquage (140-143) entre le substrat et, respectivement, chaque première couche conductrice, une seconde couche isolante (244, 246) formée par dépôt en couche mince sur une au moins des premières couches conductrices, et une seconde couche conductrice (249, 251) formée sur la seconde couche isolante pour aménager au moins une seconde zone de claquage (240, 242) entre une première et une seconde couche conductrice, celles-ci étant électriquement reliées respectivement à une broche de connexion d'un élément résistant et à une broche de connexion de l'autre élément résistant.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'éclateur (30 ; 130) et le ou chaque élément résistant (10 ; 110, 111) sont disposés sur deux côtés opposés d'une pièce isolante (20 ; 120) qui, de même que l'éclateur, est traversée par les broches de connexion.
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